柠檬酸钠对普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复配体系的性能研究

本文通过水泥净浆、砂浆试验,研究了柠檬酸钠对普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复配体系净浆的凝结时间、砂浆流动度和拉伸粘结强度、水泥水化产物的影响。研究表明,柠檬酸钠通过抑制铝酸钙、硫铝酸钙的早期水化,延缓复配体系的凝结时间、改善砂浆流动性,柠檬酸钠掺量为1.2%时,初凝时间与终凝时间分别为106 min、118 min,砂浆的流动度达到最大值为157 mm;柠檬酸钠使水泥后期水化更充分,增加钙矾石的生成量,提高砂浆拉伸粘结强度,柠檬酸钠掺入量为1.0%时,砂浆拉伸粘结强度为0.54 MPa。     

碳酸锂对硫铝酸盐水泥性能的影响

研究碳酸锂对硫铝酸盐水泥凝结时间、抗压强度、抗折强度、水化产物种类及形貌的影响。研究结果表明,碳酸锂可明显加快硫铝酸盐水泥水化速率和水化历程,缩短硫铝酸盐水泥凝结时间,改善硫铝酸盐水泥早期抗压强度和抗折强度,并且没有改变硫铝酸盐水泥水化产物种类,但掺入碳酸锂会降低硫铝酸盐水泥后期抗压强度和抗折强度。     

超细CaCO3增强硫铝酸盐水泥强度的研究

在硫铝酸盐水泥硬化体中,钙矾石主要以柱状、棒状而存在,这对水泥的性能产生了不利影响。探讨了超细CaCO3对硫铝酸盐水泥进行改性的研究。试验结果表明,超细CaCO3掺量为3%时,明显改善了硫铝酸盐水泥的强度,其28 d净浆与砂浆抗压强度分别达到100.6 MPa和94.1 MPa,且水泥的28 d砂浆抗折强度高达12.5 MPa。SEM显示掺超细CaCO3硫铝酸盐水泥硬化体中难以发现大颗粒状的水化硫铝酸钙晶体,结构较致密、均匀。     

低温养护制度对套筒灌浆料性能影响

采用硫铝酸盐水泥为套筒灌浆料的胶凝材料,通过缓凝剂和减水剂调控套筒灌浆料的凝结时间及流动度,并考察了低温条件下养护制度对套筒灌浆料性能的影响规律。结果表明,缓凝剂不仅可以调控浆体的凝结时间,而且可以增大浆体的流动度,其最佳掺量为0.65%;预养护可显著改善套筒灌浆料在负温条件下的力学性能,5℃预养护4 h后-5℃恒温养护,其3 d抗压强度为46.9 MPa,28 d抗压强度为87.2 MPa;开发的套筒灌浆料可用于最低气温不低于-5℃下的灌浆施工。     

高掺量丁苯乳液改性硫铝酸盐水泥的早期性能

研究了丁苯（SBR）乳液掺量对硫铝酸盐水泥流变性能、水化放热及水化产物的影响.结果表明,当SBR乳液掺量超过20%时,硫铝酸盐水泥净浆的固含量增大,聚合物加速聚集黏附,增加了净浆的屈服应力和塑性黏度,缩短了净浆的凝结时间并增大了浆体的水化放热,钙矾石随着SBR乳液掺量的增大逐渐增多,促进了硫铝酸盐水泥的早期水化进程.     

赤泥-硫铝酸盐水泥高水充填材料性能及对环境的影响

利用赤泥和硫铝酸盐水泥制备高水充填材料,实现赤泥的有效资源化利用。研究了赤泥掺量对高水充填材料性能的影响。结果表明,随着赤泥掺量的增加,高水充填材料的初凝时间延长,抗压强度有所降低,赤泥掺量达到50%时,浆体初凝时间延长至61 min,28 d抗压强度降至5.0 MPa,但仍满足高水充填材料的需求;随着赤泥掺量的增加,硬化浆体析水率和孔隙率略微增加,渗透性显著提高。赤泥中的碱金属可以促进硫铝酸钙的水化,K和Na参与硫铝酸钙的水化形成U相,水化龄期到7 d时得以有效固化。硬化浆体的放射性符合GB 6656—2010的要求。     

不同温度下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥水化的影响

研究了20℃、35℃、50℃养护条件下硅灰和矿粉对硫铝酸盐水泥水化的影响,分析了抗压强度、孔溶液p H值和水化产物的变化规律。结果表明:随着养护温度的升高,掺矿粉和硅灰的硫铝酸盐水泥抗压强度提高,但50℃养护条件下纯硫铝酸盐水泥浆体在28 d的抗压强度有明显倒缩现象,是由于高温下水化产物分解所致;掺入硅灰可以有效改善硫铝酸盐水泥后期抗压强度倒缩问题,掺入矿粉由于其细度和活性的限制改善能力有限。     

温度对桥梁伸缩缝快速修补材料体系性能影响研究

通过测试不同桥梁伸缩缝材料体系在不同温度下的凝结时间、抗压强度,结果表明硫铝酸盐胶凝材料体系凝结时间随温度降低而延长,在10℃～40℃时大致是线性关系,在-5℃～10℃时大致是指数关系。硫铝酸盐胶凝材料体系在低温条件下,掺加普硅、硅灰和碳酸锂有利于缩短凝结时间和前期抗压强度的提高,对后期抗压强度无不利影响,而聚合物的掺入会延长凝结时间和降低前后期的抗压强度。硫铝酸盐胶凝材料体系在高温条件下,掺加普硅、硅灰和碳酸锂会缩短凝结时间,对前期强度提高明显但会降低后期抗压强度;掺加聚合物后会延长凝结时间并提高后期抗压强度。     

氨基三亚甲基膦酸对水泥水化的影响

测试了掺氨基三亚甲基膦酸(ATMP)水泥净浆的凝结时间及抗压强度.利用水化热测试、X射线衍射分析、热重分析、扫描电镜分析、Zeta电位测试等手段研究了ATMP对水泥水化的影响,探讨了ATMP对水泥净浆的缓凝机理.结果表明:随着ATMP掺量(以占水泥质量分数计)的增加,水泥净浆凝结时间逐渐延长;掺ATMP水泥净浆3d抗压强度仅在ATMP掺量大于等于0.08%时低于空白样,而28d抗压强度在ATMP掺量0.10%范围内均高于空白样;在水化初期,ATMP促进了水泥中C_3A矿物的水化.ATMP与水泥净浆中的Ca~(2+)结合形成微溶性的Ca3.5(C_3H_7O_(10)NP_3)螯合物并包裹在未水化的水泥颗粒表面,抑制了C_3S矿物的水化和Ca(OH)_2的形成,导致水泥水化放热量和水化放热速率随ATMP的掺入而明显降低.     

CaO-Al2O3-P2O5三元体系中胶凝材料的设计、制备与水化

在CaO-Al_2O_3-P_2O_5三元体系中设计了以磷铝酸钙、铝酸钙和磷酸三钙为矿相组成的磷铝酸盐水泥熟料,并利用溶胶凝胶法、高温固相反应法制备了不同矿相含量的系列熟料,定量分析了熟料的矿相含量,测试了净浆凝结时间和抗压强度,分析了水化硬化浆体的微观结构.结果表明:磷铝酸盐水泥熟料水化凝结时间正常,磷铝酸钙含量越高,凝结时间越短;其水化硬化试件具有高强早强的特性,早期和后期强度都较高;磷铝酸盐水泥硬化浆体微观结构致密,在28d内水化产物主要为水化铝酸钙(C_2AH_8)、CaO-Al_2O_3-H_2O凝胶、CaO-Al_2O_3-P_2O_5-H_2O凝胶;磷铝酸盐水泥熟料中实际所含矿相含量与设计相符,证明熟料设计思路可行,为开发新型胶凝材料提供了新设计思路.     

无碱液体速凝剂对低温下硅酸盐水泥水化及性能的影响

研究了5、10、15℃养护温度下速凝剂聚合硫酸铝对硅酸盐水泥水化和性能的影响,结果表明,当养护温度和聚合硫酸铝掺量分别为5℃、7.5%,10℃、6.0%,15℃、4.5%时,水泥的初凝和终凝时间分别为5、10 min,3、7 min,3、7 min,符合JC 477—2005《喷射混凝土用速凝剂》对凝结时间的要求。速凝剂聚合硫酸铝可促进水泥中铝酸三钙和硅酸三钙矿物在5、10、15℃养护时的水化,从而提高了硅酸盐水泥在水化硬化1 d时的抗压强度。低温条件下养护时,速凝剂聚合硫酸铝使水泥砂浆28 d的孔隙率增大,导致水泥砂浆的28 d抗压强度小幅降低。     

聚羧酸系减水剂对铝酸盐水泥性能的影响

测定了自制聚羧酸高效减水剂不同掺量对铝酸盐水泥净浆扩展度、凝结时间及胶砂强度的影响,通过扫描电镜测试了水化产物的形貌,对聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥早期结构的作用机理进行了分析。结果表明:使用自制聚羧酸高效减水剂在适宜掺量时能显著提高铝酸盐水泥的净浆扩展度,并且具有良好的扩展度保持性能;标准稠度时,聚羧酸高效减水剂的掺入使铝酸盐水泥净浆的初凝时间略有延长,随掺量的增大会显著延长终凝时间;相同水灰比时,较低掺量聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度影响不大,掺量大于0.6%时,会显著降低铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度,但聚羧酸高效减水剂掺量不同,对铝酸盐水泥胶砂3d抗折强度和抗压强度影响不大。     

纳米锂铝类水滑石对硫铝酸盐水泥水化硬化影响研究

为揭示纳米锂铝类水滑石(LiAl-layered double hydroxides,LiAl-LDHs)对硫铝酸盐水泥(CSA)水化硬化的影响,制备了不同LiAl-LDHs掺量的硫铝酸盐水泥试块并分别在10℃、20℃、30℃条件下下养护。测试了3个温度下试块的抗压强度、凝结时间和XRD,并测试了20℃下试块的流动性和水化热。结果表明,随LiAl-LDHs掺量的增加,水泥放热峰提前,凝结时间缩短。温度较低时,LiAl-LDHs可显著提高水泥试块早期抗压强度。当LiAl-LDHs掺量较高时,后期抗压强度会出现倒缩现象。     

掺沥青乳液水泥体系的凝结时间对CA砂浆性能的影响

研究了水泥组成、沥青乳液与水泥的质量比等因素对掺沥青乳液水泥净浆的凝结时间及CA砂浆的材料分离度、流动度、可工作时间、抗压强度等性能的影响规律.结果表明:使用早期强度高、水化速度快的水泥,采用硫铝酸盐水泥适量取代普通硅酸盐水泥,调整沥青乳液与水泥的质量比均可促进掺沥青乳液水泥净浆的凝结与CA砂浆的胶结硬化,从而改善CA砂浆综合性能.但硫铝酸盐水泥对普通硅酸盐水泥的取代率不宜超过20%,沥青乳液与水泥的质量比应控制在1.5~1.7.     

矿粉与粉煤灰对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺加矿物掺合料是降低高贝利特硫铝酸盐水泥（HB-SAC）混凝土的生产成本并改善其凝结硬化性能的有效措施。研究了水灰比为0.5时,矿粉（MP）、粉煤灰（FA）对高贝利特硫铝酸盐水泥抗压强度、砂浆流动度、标准稠度用水量、凝结时间的影响;并通过XRD、SEM对掺加不同矿物掺合料的高贝利特硫铝酸盐水泥净浆进行分析。结果表明：掺加矿物掺合料延长了高贝利特硫铝酸盐水泥的凝结时间;水泥浆体标准稠度用水量随矿物掺合料掺量的增加呈先减小后增大趋势,掺量为10%时达到最小值;掺加矿物掺合料后水泥砂浆流动度变大,粉煤灰对砂浆流动度的影响显著;当掺量从0增加至30%时,掺加矿粉抗压强度降低15.4%,掺加粉煤灰抗压强度降低27.6%;掺矿粉、粉煤灰后,水泥浆体中C-S-H凝胶数量增加,其他水化产物无明显变化。     

养护温度对硫铝酸盐水泥基三元体系微结构演变的影响

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞仪(MIP)分析了养护温度对硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系水化早期浆体物相组成、抛光断面结构、孔结构等微结构演变的影响.结果表明:无论在10,20℃还是在40℃下养护,三元体系的主要水化产物始终为水化硫铝酸钙类物相.养护温度越高,相同龄期时无水硫铝酸钙熟料的剩余量越低,而相应水化产物钙矾石的生成量越高,片状单硫型水化硫铝酸钙的生成时间越早、生成量越高;且所得硬化浆体的最可几孔径越大.     

粉煤灰对无碱速凝剂性能的影响

将粉煤灰添加到含有无碱速凝剂的净浆和砂浆中,研究了粉煤灰掺量对水泥凝结时间、抗压强度和水泥适应性的影响。结果表明,在不同的水泥种类中,采用粉煤灰代替部分水泥时,延缓了水泥水化历程,延长了净浆的凝结时间,降低了28 d抗压强度比,但对1 d抗压强度影响较小。在实际的工程应用中,应充分考虑和评估粉煤灰对喷射混凝土的影响。     

不同温度下矿渣对硫铝酸盐水泥水化的影响

研究了温度分别为30℃和50℃时,掺入矿渣对硫铝酸盐水泥凝结时间、抗压强度、化学收缩、电阻率和水化产物的影响规律。结果表明,当温度为30℃时,掺入矿渣后水泥浆体的凝结时间明显缩短,化学收缩和电阻率均明显减小,当矿渣掺量为10%时,水泥浆体的3 d和28 d抗压强度基本没有降低;当温度为50℃时,水泥浆体的凝结时间比30℃时显著缩短,化学收缩减小,矿渣掺量为10%的水泥浆体和空白组的28 d抗压强度均明显降低,其28 d龄期时的钙矾石生成量比3 d龄期时明显减少。     

硫铝酸盐水泥对建筑石膏性能的影响

研究了硫铝酸盐水泥对建筑石膏物理力学性能的影响,结果表明:硫铝酸盐水泥有利于减小建筑石膏的标准稠度需水量,一定程度上降低了浆体初始塑性黏度;硫铝酸盐水泥具有加快建筑石膏水化进程作用,宏观上表现为凝结时间大幅缩短,塑性黏度迅速增大,对浆体的工作性起到负面影响;硫铝酸盐水泥对建筑石膏增强改性的临界掺量为20%,3 d抗折强度从空白样的5.47 MPa大幅提高到10.23 MPa,3 d抗压强度从空白样的11.59 MPa大幅提高到22.36 MPa;当龄期延长至28 d,硫铝酸盐水泥对建筑石膏的增强效果表现出一定的倒缩现象;硫铝酸盐水泥增大了建筑石膏的体积密度,降低吸水率,大幅提高软化系数,耐水性得到显著改善。     

改性材料对硫铝酸盐水泥性能的影响

以硫铝酸盐水泥为胶结料,研究了尾矿粉(CaCO_3)、粉煤灰(FA)、聚乙烯醇(PVA)纤维、减水剂、缓凝剂对硫铝酸盐水泥性能的影响,结果表明:尾矿粉掺量为10%时,试件养护1d、3d、28d强度分别提高11.93%、5.47%和15.38%;粉煤灰掺量10%时,养护28d的强度提高7.49%;PVA纤维不仅提高抗折强度,同样提高抗压强度,掺量为0.3%时,28d的抗折强度提高129.16%,抗压强度提高27.62%;JM-2减水剂在硫铝酸盐水泥中具有较好的适应性,掺加后,试件抗折强度和抗压强度均有大幅度提高;复合缓凝剂弥补了硼酸给硫铝酸盐水泥造成的缓凝效果不稳定,强度降低等缺陷,掺加后水泥凝结时间适中,强度不仅不降低还有不同程度的提高。